CN103149022B - 一种振动型焊钉连接件多轴疲劳试验机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种振动型焊钉连接件多轴疲劳试验机，包括机架、基座、两台转子电动机、转柄、连杆、套筒、菱形对称加载臂和夹具，机架设置在基座上，菱形对称加载臂的中间连接机架，菱形对称加载臂相对机架转动，菱形对称加载臂的长对角线的两端分别连接一个连杆，连杆的一端设置有滑动槽；套筒套在连杆上，套筒上设置有固定臂，固定臂铰接在机架上；两台转子电动机分别设置在机架的两侧；转柄的一端连接转子电动机，转柄的另一端设置在连杆的滑动槽内。本发明的振动型焊钉连接件多轴疲劳试验机，结构简单，具有可以改变试验机输出荷载类型、位移、频率的功能，在实验过程中消耗少，操作简便，荷载输出类型多，位移加载范围限制小，测试精度高，对试样的加工要求低。

Description

一种振动型焊钉连接件多轴疲劳试验机

技术领域

本发明属于材料结构性能实验的疲劳实验领域，具体涉及一种振动型焊钉连接件多轴疲劳试验机。

背景技术

在工程实际中，许多材料或构件在实际应用中受到动载荷作用，与受到静载荷作用时不同，这些材料或构件往往会在事先并未出现显著变形的情况下突然发生疲劳破坏，对结构的安全性能产生重大影响。随着对材料疲劳性能的研究增多，疲劳试验机的款型和功能不断增多，以满足不同材料疲劳试验的需求。疲劳试验机主要有液压伺服式、电磁式和机械式几种类型。其中液压伺服式疲劳试验机是一种较先进的测试装置，但价格高昂，低频工作状态下功率消耗大成本高。电磁式疲劳试验机频率高，主要用于疲劳性能较好的黑色金属疲劳性能测试。机械式疲劳试验机适用对频率要求不高的疲劳试验，功率小造价低。但以往机械式疲劳试验机较少能满足多轴疲劳试验要求。而在钢桥工程实际中，由于车辆荷载、风荷载等加载情况复杂，钢桥焊钉受力情况复杂，针对其进行多轴疲劳加载实验的疲劳试验装置一般成本高昂，不适于进行批量的试验研究。

因此，需要一种新的振动型焊钉连接件多轴疲劳试验机以解决上述问题。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术中的疲劳试验机的缺陷，提供一种可以对钢桥用焊钉进行多轴疲劳加载的振动型焊钉连接件多轴疲劳试验机。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的振动型焊钉连接件多轴疲劳试验机采用如下技术方案：

一种振动型焊钉连接件多轴疲劳试验机，包括机架、基座、两台转子电动机、转柄、连杆、套筒、菱形对称加载臂和夹具，所述机架设置在所述基座上，所述基座通过锚栓固定在地面上；所述菱形对称加载臂的中间连接所述机架，所述菱形对称加载臂相对所述机架转动，所述菱形对称加载臂的中间设置有通孔，所述夹具设置在所述菱形对称加载臂的中间，所述菱形对称加载臂的长对角线的两端分别连接一个所述连杆，所述连杆的一端设置有滑动槽，所述滑动槽垂直于所述连杆；所述套筒套在所述连杆上，所述套筒上设置有固定臂，所述固定臂铰接在所述机架上；两台所述转子电动机均固定在所述基座上，两台所述转子电动机分别设置在所述机架的两侧；所述转柄的一端连接所述转子电动机，所述转柄的另一端设置在所述连杆的滑动槽内。

优选的，所述机架与所述基座的连接处设置有固定斜板。通过辅助斜板加强机架与基座的稳定性。

优选的，两台所述转子电动机在所述机架的两侧对称分布。

优选的，还包括悬臂保护架和悬臂保护链，所述悬臂保护架固定在所述机架的顶部，所述悬臂保护链的一端连接所述悬臂保护架的悬臂端，所述悬臂保护链的另一端连接所述菱形对称加载臂的短对角线的一端。通过悬臂保护架和悬臂保护链连接菱形对称加载臂，保护链长度略长，在正常加载状态下成松弛状，当由于疲劳加载焊钉试件发生断裂等，悬臂保护链通过菱形对称加载臂的短对角线承担其重量，防止砸落产生安全隐患。

优选的，所述菱形对称加载臂包括两块大小形状均相同的菱形钢板，两块所述菱形钢板平行设置，两块所述菱形钢板的中部设置有通孔，两块所述菱形钢板的长对角线两端固定连接。

发明原理：1、调整疲劳试验输出荷载类型：转子电动机的转柄通过连杆的滑槽与连杆相连接，连杆通过套筒调整控制水平向位移。调节两台转子电动机的转动频率和相对相位以及更换不同长度转柄，达到对焊钉试件进行不同方式的加载，可以分别或同时实现对钢桥用焊钉试件的弯剪扭疲劳加载，实现对钢桥用焊钉的多轴疲劳试验。当两台转子电动机相位差半个周期时，实验装置对焊钉试件实施的是扭转疲劳加载；当两台转子电动机频率相同时相位相同或者差整数个周期时候，实验装置对焊钉试件实施的是弯曲疲劳加载，当两台转子电动机相位差与以上都不同时，实验装置对焊钉试件实施的是空间垂直于焊钉轴向的弯扭多轴疲劳加载。

2、调节试验输出位移及试验加载频率：通过转子电动机进行的多轴疲劳加载其频率加载不受加载位移以及加载力限制，同时通过改变两个转子电动机转动相对相位可以实现复杂的疲劳加载模式，更接近于钢桥中焊钉的复杂受力情况。通过调节转子电动机频率，可以调节疲劳实验加载频率，当设置两台转子电动机运转频率不同时，可以对疲劳加载输出更为复杂的加载波形，实现对焊钉更为复杂的多轴疲劳加载。同时调节转柄连杆相对位置，改变转柄活动的有效半径，可以调整试验加载位移。

有益效果：本发明的振动型焊钉连接件多轴疲劳试验机，结构简单，具有可以改变试验机输出荷载类型、位移、频率的功能，在实验过程中消耗少，操作简便，荷载输出类型多，位移加载范围限制小，测试精度高，对试样的加工要求低。

附图说明

图1是本发明的振动型焊钉连接件多轴疲劳试验机的主视图；

图2是本发明的振动型焊钉连接件多轴疲劳试验机的右视图；

图3是转子电动机与转柄、连杆连接原理示意图；

图4是焊钉试件与菱形对称加载臂的组装示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

请参阅图1、图2、图3和图4所示，本发明的振动型焊钉连接件多轴疲劳试验机，包括机架1、基座2、两台转子电动机5、转柄6、连杆7、套筒8、菱形对称加载臂9和夹具10。机架1设置在基座2上，基座2通过锚栓固定在地面上。机架1与基座2的连接处设置有固定斜板11。通过辅助斜板11加强机架1与基座2的稳定性。

菱形对称加载臂9的中间连接机架1，菱形对称加载臂9相对机架1转动。夹具10设置在菱形对称加载臂9的中间，菱形对称加载臂9的中间设置有通孔，菱形对称加载臂9的长对角线的两端分别连接一个连杆7，连杆7的一端设置有滑动槽，滑动槽垂直于连杆7。其中，菱形对称加载臂9包括两块大小形状均相同的菱形钢板，两块菱形钢板平行设置，两块菱形钢板的中部均设置有通孔，两块菱形钢板的长对角线两端固定连接。其中，通孔为圆形通孔。套筒8套在连杆7上，套筒8上设置有固定臂，固定臂铰接在机架1上。通过连杆7的滑动槽与转柄6连接以及套筒8对连杆7的横向位移限制，使得菱形对称加载臂9对焊钉的疲劳加载始终空间垂直于焊钉轴心方向。

两台转子电动机5均固定在基座2上，两台转子电动机5分别设置在机架1的两侧；转柄6的一端连接转子电动机5，转柄6的另一端设置在连杆7的滑动槽内。其中，两台转子电动机5在机架1的两侧对称分布。

试验保护装置：还包括悬臂保护架3和悬臂保护链4，悬臂保护架3固定在机架1的顶部，悬臂保护链4的一端连接悬臂保护架3的悬臂端，悬臂保护链4的另一端连接菱形对称加载臂9的短对角线的一端。通过悬臂保护架和悬臂保护链连接菱形对称加载臂，保护链长度略长，在正常加载状态下成松弛状，当由于疲劳加载焊钉试件发生断裂等，悬臂保护链通过菱形对称加载臂的短对角线承担其重量，防止砸落产生安全隐患。

发明原理：1、调整疲劳试验输出荷载类型：转子电动机的转柄通过连杆的滑槽与连杆相连接，连杆通过套筒调整控制水平向位移。调节两台转子电动机的转动频率和相对相位以及更换不同长度转柄，达到对焊钉试件进行不同方式的加载，可以分别或同时实现对钢桥用焊钉试件的弯剪扭疲劳加载，实现对钢桥用焊钉的多轴疲劳试验。当两台转子电动机相位差半个周期时，实验装置对焊钉试件实施的是扭转疲劳加载；当两台转子电动机频率相同时相位相同或者差整数个周期时候，实验装置对焊钉试件实施的是弯曲疲劳加载，当两台转子电动机相位差与以上都不同时，实验装置对焊钉试件实施的是空间垂直于焊钉轴向的弯扭多轴疲劳加载。

2、调节试验输出位移及试验加载频率：通过转子电动机进行的多轴疲劳加载其频率加载不受加载位移以及加载力限制，同时通过改变两个转子电动机转动相对相位可以实现复杂的疲劳加载模式，更接近于钢桥中焊钉的复杂受力情况。通过调节转子电动机频率，可以调节疲劳实验加载频率，当设置两台转子电动机运转频率不同时，可以对疲劳加载输出更为复杂的加载波形，实现对焊钉更为复杂的多轴疲劳加载。同时调节转柄连杆相对位置，改变转柄活动的有效半径，可以调整试验加载位移。

实验方法：

将已经连好应变片的焊钉试件底板通过螺栓固定在机架1上部。焊钉头部穿过菱形对称加载臂9上的圆孔，通过夹具10夹住焊钉轴部，通过焊接固定焊钉头部与夹具10和菱形对称加载臂9。

通过悬臂保护链4连接住菱形对称加载臂9的短对角线。调节套筒8横向位置，将连杆7穿过套筒8，通过连接件与菱形对称加载臂9相连接。根据实验需要，调节两个转子电动机5的转柄长度，设定电动机的频率，调整两转子电动机5初始转柄位置，确定输出位移的相位差，从而调节输出荷载类型。

开启转子电动机5，开始进行试验。当实验结束时候，断开转子电动机5电源。依照开始实验的逆顺序，取下试件，完成实验。

本发明的振动型焊钉连接件多轴疲劳试验机，结构简单，具有可以改变试验机输出荷载类型、位移、频率的功能，保护链可以防止突然的试件疲劳断裂，砸落溅射产生的危险，从而具有保护实验装置的特点，在实验过程中消耗少，操作简便，荷载输出类型多，位移加载范围限制小，测试精度高，对试样的加工要求低。

Claims (4)

1.一种振动型焊钉连接件多轴疲劳试验机，其特征在于，包括机架(1)、基座(2)、两台转子电动机(5)、转柄(6)、连杆(7)、套筒(8)、菱形对称加载臂(9)和夹具(10)，所述机架(1)设置在所述基座(2)上，所述基座(2)通过锚栓固定在地面上；所述菱形对称加载臂(9)的中间连接所述机架(1)，所述菱形对称加载臂(9)相对所述机架(1)转动，所述菱形对称加载臂(9)的中间设置有通孔，所述夹具(10)设置在所述菱形对称加载臂(9)的中间，所述菱形对称加载臂(9)的长对角线的两端分别连接一个所述连杆(7)，所述连杆(7)的一端设置有滑动槽，所述滑动槽垂直于所述连杆(7)；所述套筒(8)套在所述连杆(7)上，所述套筒(8)上设置有固定臂，所述固定臂铰接在所述机架(1)上；两台所述转子电动机(5)均固定在所述基座(2)上，两台所述转子电动机(5)分别设置在所述机架(1)的两侧；所述转柄(6)的一端连接所述转子电动机(5)，所述转柄(6)的另一端设置在所述连杆(7)的滑动槽内，还包括悬臂保护架(3)和悬臂保护链(4)，所述悬臂保护架(3)固定在所述机架(1)的顶部，所述悬臂保护链(4)的一端连接所述悬臂保护架(3)的悬臂端，所述悬臂保护链(4)的另一端连接所述菱形对称加载臂(9)的短对角线的一端。

2.如权利要求1所述的振动型焊钉连接件多轴疲劳试验机，其特征在于，所述机架(1)与所述基座(2)的连接处设置有固定斜板(11)。

3.如权利要求1所述的振动型焊钉连接件多轴疲劳试验机，其特征在于，两台所述转子电动机(5)在所述机架(1)的两侧对称分布。

4.如权利要求1所述的振动型焊钉连接件多轴疲劳试验机，其特征在于，所述菱形对称加载臂(9)包括两块大小形状均相同的菱形钢板，两块所述菱形钢板平行设置，两块所述菱形钢板的中部设置有通孔，两块所述菱形钢板的长对角线两端固定连接。